Eine Kollision erfasst, die in den ATLAS detectorGraphic: ATLAS/CERN
Wissenschaftler können keine Bilder von der Higgs-boson. Aber Sie finden den Beweis seiner Existenz durch die Beobachtung von “E=mc2” spielen, die in Hunderten von Millionen von teilchenkollisionen pro Sekunde und erkennen, wie es zerfällt in andere Teilchen, die Sie wissen, wie zu erkennen. Jetzt, sechs Jahre nach der offiziell die Entdeckung des Higgs-boson, Teilchen-Physiker der Ankündigung, dass Sie gesehen habe, das Higgs-in einer anderen Art und Weise.
Diese Ankündigung ist keine überraschung. Es entspricht den Vorhersagen des Standard-Modells der Teilchenphysik, die rock-solid, aber wahrscheinlich unvollständig Blaupause des Universums auf die kleinsten Skalen. Aber die Nachricht ist sicherlich wichtig; Sie könnten sagen, es schließt das erste Kapitel des Higgs-Bosons ist Geschichte, und bietet ein Potenzial Fenster, um zu erkunden einige der am meisten verwirrende Fragen im Universum.
“Es ist das erste mal, das wir gesehen haben, die Higgs-Kopplung an bottom-quarks, die vorhergesagt worden,” John Huth, ein Harvard-Universität Teilchen-Physiker, der an der ATLAS-Kollaboration am CERN in der Schweiz, sagte Gizmodo. “Wir dachten, es würde passieren, aber bis wir sahen es, wir würden nicht wissen, für sicher, dass es gekoppelt ist, um die quarks, die in dieser Art und Weise.”
Vor fünfzig Jahren, ein team von Wissenschaftlern, darunter Peter Higgs, zuerst die Theorie, das Higgs-boson die Existenz. Die theoretischen Teilchen würde erklären, warum bestimmte Teilchen, die sollte eigentlich masselosen Masse haben, und möglicherweise, warum alle Elementarteilchen Masse haben. Ein Milliarden-dollar-suchen Sie gewährleistet, was die Entdeckung eines Teilchens, das aussah, eine ganze Menge, wie das Higgs-boson, das die Wissenschaftler am Large Hadron Collider LHC – Experimenten ATLAS und CMS angekündigt, am 4. Juli 2012.
Diese original-Experimente entdeckt, das Higgs-Kandidaten durch zuschlagen gemeinsam Protonen und beobachten, was dabei heraus kam. Sie verglichen diese Ergebnisse zu Simulationen von, wie die daraus resultierenden Kollisionen Aussehen würde, wenn das neue Teilchen nicht existieren. Rund 30 Prozent der Higgs-Bosonen produziert in diesen Kollisionen erzeugen soll, entweder einen Satz von Photonen oder eine Reihe von W-und Z-Bosonen, Teilchen, die die schwache Kernkraft (eine der vier Grundkräfte). Aber fast 60 Prozent der Higgs-Bosonen sollten Zerfall in ein paar aus bottom-quarks—die zweite schwerste der sechs quarks.
Alle verfügbaren Beweise hat es ziemlich klar gemacht, dass das neue Teilchen tatsächlich das Higgs-boson, aber die Entdeckung des Higgs-Teilchens durch die bottom-quark-Zerfall war viel schwieriger, als es zu finden, über Photonen oder die W-und Z-Bosonen. Photonen sind offensichtlich in den Detektoren, und Ws und Zs, die sich selbst zerfallen in Paare von Myonen oder Elektronen, auch einfach-zu-verstehen-und-Teilchen nachweisen, Sarah Charley schreibt der Symmetrie-Magazin. Aber die bottom-quarks sehen viel messier, der in den Detektor, und es ist leicht zu verwechseln bottom-quark-Paare, die kommen von Higgs-Bosonen mit denen produzierte in andere Wege.
Die ATLAS-Kollaboration hat schließlich gesagt, dass er genug gesehen hat proton-Kollisionen und die daraus resultierende bottom-quarks zu rechtfertigen eine Bekanntgabe der Entdeckung im Jahr 2018 International Conference on High Energy Physics (ICHEP) in Seoul, South Korea. Sie erinnern sich vielleicht an den Ausdruck “standard-Abweichungen” oder “sigmas”, eine Schwelle, die die Physiker verwenden, um zu bestimmen, wie unwahrscheinlich es ist, dass Ihre Messung wäre passiert, durch Zufall, ob Ihre Hypothesen falsch waren. Fünf sigma ist der Maßstab Teilchenphysiker verwenden, um zu sagen, dass, nachdem er viele Daten, etwas ist so unwahrscheinlich, dass ein Zufall war, dass Sie habe eine Entdeckung gemacht. Die Physiker hier haben Ihre fünf-sigma-Beobachtung, eine Feststellung, die konsistent mit den Standard-Modell-Vorhersagen.
Physiker auf der anderen Higgs-Jagd-Large Hadron Collider-Experiments CMS, nahm die Entdeckung Schwierigkeit. “ATLAS kombinieren musste, alle Daten immer gesammelt durch den LHC seit 2011… und selbst dann, ausgefallenen tricks wie Tiefe künstliche neuronale Netze und andere maschinellen Lernens notwendig war,” Freya Blekman, Physiker an der Vrije Universiteit Brussel, sagte Gizmodo. CMS release-ähnliche Ergebnisse über die Entdeckung schnell.
Huth war begeistert von dem Ergebnis für einige existenzielle Gründe. Auf der einen Seite, das Higgs-boson bietet einen Weg für die Teilchen erhalten Ihre Masse durch eine Art physische Feld, das das Universum durchdringt. Auf der anderen Seite die Kraft, die wirkt zwischen Massen, die Schwerkraft scheint nicht zu passen in das gleiche quantum Theorie, die beschreibt, das Higgs-boson und das Paradigma kurz nach dem Urknall, in dem die schwache Kernkraft und die elektromagnetische Kraft vereinigt wurden. Ein Weg, um besser das problem lösen könnte, zu verstehen, die seltsame Feld, begleitet das Higgs. Das erfordert das lernen über, wie das Higgs wechselwirkt mit sich selbst, ein Verhalten, das könnte sondiert werden, indem man die vier bottom-quarks, die aus einer solchen Wechselwirkung.
“Wir sind auf diese interessante Stelle, wo wir brauchen mehr Informationen, um zu helfen füllen Sie dieses puzzle,” sagte Huth.
Huth dachte, dass die Entdeckung war die rock-solid, aber er wies darauf hin, dass es dauerte eine Menge Mathematik und Variablen, um die fünf-sigma-Entdeckung—es gibt immer die Sorge, dass der computer Tat etwas blöd, aber Sie haben getan viele cross-checks. Dem Physiker von der CMS-Kollaboration, André David, gehärtetes die Aufregung, sagen, Gizmodo, dass Higgs-Bosonen verfallenden zu bottom-quarks ist die Standard-Modell-Vorhersage—es ist die null-Ergebnis. Nichts seltsam wurde noch erfahren. Aber er war begeistert darüber, wie können die Ergebnisse besser erklären, wie quarks erhalten Ihre Masse zu, denn es ist ein Weg, um zu Messen, wie quarks und Higgs-Bosonen miteinander interagieren.
Diese Entdeckung ist ein weiteres tool zum einfügen in die tiefsten Grundlagen des Universums. Aber es gibt so viel mehr zu lernen, und daher mehr Beobachtungen gemacht werden. Sagte Huth: “Man muss einfach nur halten chipping Weg.”
[ATLAS]